THUYẾT MINH BIỆN PHÁP THI CÔNG KHOAN NGẦM ĐỊNH HƯỚNG NGANG (HDD) KÉO ỐNG VƯỢT SÔNG DẪN NƯỚC

Biện pháp thi công khoan ngầm định hướng ngang HDD kéo ống vượt sông dẫn nước được áp dụng cho các công trình hạ tầng kỹ thuật có yêu cầu cao về an toàn, độ bền lâu dài và bảo vệ môi trường. Tuyến ống dẫn nước vượt sông là hạng mục quan trọng trong hệ thống cấp nước, do đó quá trình thi công phải đảm bảo không làm ảnh hưởng đến lòng sông, dòng chảy, môi trường sinh thái cũng như các hoạt động giao thông thủy hiện hữu. Việc lựa chọn công nghệ khoan ngầm HDD cho hạng mục này nhằm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật nêu trên và phù hợp với điều kiện thi công thực tế.

Công nghệ khoan ngầm HDD là phương pháp thi công không đào mở, sử dụng máy khoan định hướng để tạo lỗ khoan cong hoặc gần ngang trong lòng đất, sau đó kéo tuyến ống vào đúng vị trí thiết kế. Đối với công trình vượt sông, phương pháp này cho phép tuyến ống được đặt ở độ sâu an toàn dưới đáy sông, trong lớp địa tầng ổn định, không làm thay đổi hình thái lòng sông và không ảnh hưởng đến dòng chảy tự nhiên. So với các phương pháp thi công truyền thống, khoan ngầm HDD hạn chế tối đa tác động đến môi trường và giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công.

Trước khi triển khai thi công, nhà thầu tiến hành đầy đủ công tác khảo sát phục vụ thiết kế và thi công. Công tác khảo sát địa chất được thực hiện tại hai bờ sông và khu vực lòng sông với chiều sâu khảo sát lớn hơn độ sâu thiết kế tuyến khoan nhằm xác định đầy đủ các lớp đất, thành phần địa chất, tính chất cơ lý, mực nước ngầm và các yếu tố bất lợi như đất yếu, cát bão hòa nước hoặc sỏi cuội. Đồng thời, khảo sát thủy văn được thực hiện để đánh giá lưu lượng dòng chảy, mực nước theo mùa, hiện tượng xói lở đáy và bờ sông, làm cơ sở lựa chọn độ sâu chôn ống và bố trí tuyến khoan hợp lý.

Trên cơ sở kết quả khảo sát, công tác thiết kế kỹ thuật tuyến khoan được thực hiện. Tuyến khoan được xác định rõ vị trí điểm vào và điểm ra tại hai bờ sông, góc vào và góc ra phù hợp với khả năng làm việc của máy khoan và điều kiện mặt bằng thi công. Độ sâu lớn nhất của tuyến khoan được lựa chọn sao cho đỉnh ống nằm thấp hơn đáy sông một khoảng an toàn, đảm bảo tuyến ống nằm ngoài vùng xói lở và chịu ảnh hưởng thủy lực. Bán kính cong của tuyến khoan được tính toán phù hợp với khả năng chịu uốn của vật liệu ống, tránh phát sinh ứng suất vượt giới hạn cho phép trong quá trình kéo và vận hành.

Đường kính lỗ khoan cuối cùng được thiết kế lớn hơn đường kính ngoài của ống dẫn nước từ 20 đến 40 phần trăm nhằm tạo khoảng hở cần thiết cho dung dịch khoan lưu thông, giảm ma sát và hạn chế nguy cơ kẹt ống. Phương án mở rộng lỗ khoan được thiết kế theo nhiều cấp doa nhằm kiểm soát lực kéo và đảm bảo ổn định thành lỗ khoan trong suốt quá trình thi công.

Công tác chuẩn bị mặt bằng thi công được thực hiện tại hai bờ sông. Mặt bằng bố trí máy khoan HDD, hệ thống trộn và tuần hoàn dung dịch khoan, khu vực lắp ráp tuyến ống và bãi tập kết vật tư phải đảm bảo đủ diện tích, nền đất ổn định và có biện pháp gia cố chịu tải trọng thiết bị. Các biện pháp bảo vệ bờ sông, chống sạt lở, thoát nước bề mặt và đảm bảo an toàn lao động được triển khai đồng bộ trước khi đưa thiết bị vào thi công.

Tuyến ống dẫn nước được lắp ráp hoàn chỉnh trên bờ phía kéo ống theo đúng yêu cầu kỹ thuật. Các mối hàn, mối nối được kiểm tra chất lượng, độ kín và khả năng chịu lực kéo. Tuyến ống được bố trí trên các gối đỡ nhằm đảm bảo thẳng tuyến, không xoắn, không cong ngoài thiết kế, sẵn sàng cho công tác kéo ống.

Quá trình thi công khoan ngầm HDD được triển khai theo ba giai đoạn chính gồm khoan dẫn hướng, mở rộng lỗ khoan và kéo ống.

Trong giai đoạn khoan dẫn hướng, mũi khoan có đường kính nhỏ được khoan theo quỹ đạo thiết kế dưới sự hỗ trợ của hệ thống định vị cho phép theo dõi liên tục vị trí, cao độ và phương vị mũi khoan trong không gian ba chiều. Trong quá trình khoan, các hiệu chỉnh hướng được thực hiện kịp thời khi phát hiện sai lệch nhằm đảm bảo tuyến khoan bám sát thiết kế. Dung dịch khoan được bơm liên tục để bôi trơn mũi khoan, vận chuyển mùn khoan và gia cố thành lỗ khoan, đồng thời cân bằng áp suất đất và nước ngầm.

Sau khi hoàn thành khoan dẫn hướng, lỗ khoan được mở rộng theo từng cấp bằng các thiết bị doa chuyên dụng. Việc mở rộng được thực hiện từ phía bờ ra về phía bờ vào nhằm kiểm soát tốt hơn lực kéo và ổn định thành lỗ. Trong suốt quá trình doa, các thông số kỹ thuật như mô men xoắn, lực kéo, áp suất và lưu lượng dung dịch khoan được giám sát liên tục. Mục tiêu của giai đoạn này là tạo lỗ khoan có đường kính và hình dạng ổn định, đáp ứng yêu cầu cho công tác kéo ống.

Giai đoạn kéo ống dẫn nước là giai đoạn cuối cùng và quan trọng nhất. Tuyến ống được liên kết với đầu kéo thông qua khớp xoay nhằm tránh xoắn ống trong quá trình kéo. Việc kéo ống được thực hiện liên tục với tốc độ ổn định, lực kéo được kiểm soát không vượt quá giới hạn cho phép của vật liệu ống. Trong trường hợp cần thiết, dung dịch bôi trơn được bổ sung để giảm ma sát giữa ống và thành lỗ khoan, đặc biệt tại các đoạn cong hoặc địa tầng dính.

Trong suốt quá trình thi công, công tác kiểm soát an toàn và bảo vệ môi trường được thực hiện nghiêm ngặt. Áp suất dung dịch khoan được kiểm soát nhằm tránh hiện tượng trào dung dịch ra lòng sông hoặc mất dung dịch vào địa tầng. Biến dạng bề mặt và khu vực bờ sông được theo dõi để kịp thời phát hiện và xử lý các dấu hiệu bất thường. Dung dịch khoan thải và mùn khoan được thu gom, xử lý theo đúng quy định về bảo vệ môi trường.

Sau khi hoàn thành kéo ống, nhà thầu tiến hành tháo dỡ thiết bị, hoàn trả mặt bằng tại hai bờ sông theo hiện trạng ban đầu hoặc theo yêu cầu của dự án. Tuyến ống dẫn nước được kiểm tra vị trí, cao độ, độ kín và tình trạng kỹ thuật trước khi đưa vào vận hành. Công tác nghiệm thu được thực hiện theo hồ sơ thiết kế, tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành và các yêu cầu của Chủ đầu tư, Tư vấn giám sát.

Biện pháp thi công khoan ngầm HDD kéo ống vượt sông dẫn nước nêu trên được xây dựng trên cơ sở điều kiện thực tế của dự án, tuân thủ các quy định kỹ thuật và an toàn hiện hành, đảm bảo chất lượng, tiến độ và hiệu quả lâu dài cho công trình.

Kỹ thuật khoan định hướng kéo ống ngầm qua sông